【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电子，具体涉及一种超声波换能器阻抗自适应电路及方法。
技术介绍
1、超声波流量计时差法测流速具有测量准确、可靠性高、适用范围广等优点，在实际应用中，超声波流量计可以通过测量超声波在流体中传播的时间差，来确定流体的流速，因此被广泛应用于各种工业、医疗、环保等领域中，为生产和生活提供了重要的技术支持和保障。
2、然而，超声波流量计在普遍存在零漂现象，即测量结果会随着时间的推移而逐渐偏离实际值，这种现象会影响超声波测量结果的稳定性，使得流量计在长时间使用后可能会出现较大的误差；此外，零漂现象还会严重影响流量计在小流量时测量准确度，因为在小流量情况下，流速较慢，超声波信号的传播时间会更加敏感，而零漂现象会导致传播时间计算不准确，从而影响测量结果。可见，超声波流量计的零漂对其测量结果存在严重影响，使得其测量结果的准确度和可信度都大打折扣。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术提供一种超声波换能器阻抗自适应电路及方法，以解决上述由于零漂现象导致超声波流量计的测量结果不准确的技术问题。
2、本专利技术提供的一种超声波换能器阻抗自适应电路，所述超声波换能器阻抗自适应电路包括：驱动阻抗模块，其输入端接驱动信号，其第一输出端接上游超声波换能器的第一端，其第二输出端接下游超声波换能器的第一端，其控制端接第一控制信号，所述驱动信号用于驱动所述上游超声波换能器或所述下游超声波换能器；第一接收阻抗模块，接所述上游超声波换能器的第一端，还接第二控制信号及第三
3、于本专利技术的一实施例中，所述驱动阻抗模块包括第一匹配电阻和第一模拟开关，所述第一匹配电阻的一端通过功率运放与驱动信号连接，另一端接所述第一模拟开关的输入端；所述第一模拟开关的第一输出端接所述上游超声波换能器的第一端，所述第一模拟开关的第二输出端接所述下游超声波换能器的第一端，所述上游超声波换能器的第二端和所述下游超声波换能器的第二端分别接地。
4、于本专利技术的一实施例中，所述第一接收阻抗模块包括第二匹配电阻、第二模拟开关，以及第一数字电位器；所述第二模拟开关的输入端接所述上游超声波换能器的第一端，所述第二模拟开关的第一输出端接所述第二匹配电阻的第一端，所述第二模拟开关的第二输出端悬空；所述第一数字电位器的第一端接所述第二匹配电阻的第二端，所述第一数字电位器的第二端接地，所述第一数字电位器的控制端接所述第三控制信号；所述第三控制信号用于调节所述第一数字电位器的阻抗。
5、于本专利技术的一实施例中，所述第二接收阻抗模块包括第三匹配电阻、第三模拟开关，以及第二数字电位器；所述第三模拟开关的输入端接所述下游超声波换能器的第一端，所述第三模拟开关的第二端接所述第三匹配电阻的第一端，所述第三模拟开关的第二输出端悬空；所述第二数字电位器的第一端接所述第三匹配电阻的第二端，所述第二数字电位器的第二端接地，所述第二数字电位器的控制端接所述第五控制信号；所述第五控制信号用于调节所述第二数字电位器的阻抗。
6、于本专利技术的一实施例中，所述检测控制模块包括第一采样器、第二采样器、第三采样器以及控制器，所述第一采样器用于采集所述第一匹配电阻第一端的电压值、所述第一模拟开关输入端的电压值，以及所述第一模拟开关第一输出端的电压值，并将采集得到的电压值发送至所述控制器；所述第二采样器用于采集所述第二匹配电阻第一端的电压值、所述第二模拟开关输入端的电压值，以及所述第二模拟开关第一输出端的电压值，并将采集得到的电压值发送至所述控制器；所述第三采样器用于采集所述第三匹配电阻第一端的电压值、所述第三模拟开关输入端的电压值，以及所述第三模拟开关第一输出端的电压值，并将采集得到的电压值发送至所述控制器；所述控制器用于接收所述第一采样器、第二采样器及第三采样器采集得到的电压值，并基于采集得到的电压值计算所述驱动阻抗模块的驱动阻抗、所述第一接收阻抗模块的第一接收阻抗，以及所述第二接收阻抗模块的第二接收阻抗。
7、于本专利技术的一实施例中，当所述驱动信号用于驱动所述上游超声波换能器时，将所述第一模拟开关的输入端与第一输出端连通，并关闭所述第二模拟开关和所述第三模拟开关；在发出所述驱动信号之后的预设间隔时间之后，关闭所述第一模拟开关，并将所述第三模拟开关的输入端与第一输出端连通，以检测上游回波信号。
8、于本专利技术的一实施例中，当所述驱动信号用于驱动所述下游超声波换能器时，将所述第一模拟开关的输入端与第二输出端连通，并关闭所述第二模拟开关和所述第三模拟开关；在发出所述驱动信号之后的预设间隔时间之后，关闭所述第一模拟开关，并将所述第二模拟开关的输入端与第一输出端连通，以检测下游回波信号。
9、于本专利技术的一实施例中，在检测并计算所述驱动阻抗模块与所述第一接收阻抗模块之间的第一阻抗差值时，所述控制器被配置为：获取所述第一匹配电阻的第一匹配阻抗、所述第二匹配电阻的第二匹配阻抗，以及所述第一数字电位器的第一电位器阻抗；基于所述第一匹配电阻第一端的电压值和所述第一模拟开关输入端的电压值计算得到所述第一匹配电阻的第一匹配电压，基于所述第一模拟开关输入端的电压值和所述第一模拟开关第一输出端的电压值计算得到所述第一模拟开关的第一开关电压；基于所述第一匹配电压和所述第一匹配阻抗计算得到第一电流，基于所述第一电流和所述第一开关电压得到所述第一模拟开关的第一开关阻抗，并基于所述第一匹配阻抗和所述第一开关阻抗计算得到所述驱动阻抗；基于所述第二匹配电阻第一端的电压值和所述第二模拟开关输入端的电压值计算得到所述第二匹配电阻的第二匹配电压，基于所述第二模拟开关输入端的电压值和所述第二模拟开关第一输出端的电压值计算得到所述第二模拟开关的第二开关电压；基于所述第二匹配电压和所述第二匹配阻抗计算得到第二电流，基于所述第二电流和所述第二开关电压得到所述第二模拟开关的第二开关阻抗，并基于所述第一匹配阻抗、所述第一电位器阻抗，以及所述第二开关阻抗得到所述第一接收阻抗；比较所述驱动阻抗和所述第一接收阻抗，并将所述驱动阻抗与所述第一接收阻抗之间的差值确定为所述第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述超声波换能器阻抗自适应电路包括：
2.根据权利要求1所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述驱动阻抗模块包括第一匹配电阻和第一模拟开关，
3.根据权利要求2所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述第一接收阻抗模块包括第二匹配电阻、第二模拟开关，以及第一数字电位器；
4.根据权利要求3所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述第二接收阻抗模块包括第三匹配电阻、第三模拟开关，以及第二数字电位器；
5.根据权利要求4所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述检测控制模块包括第一采样器、第二采样器、第三采样器以及控制器，
6.根据权利要求4所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，
7.根据权利要求4所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，在检测并计算所述驱动阻抗模块与所述第一接收阻抗模块之间的第一阻抗差值时，所述控制器被配置为：
10.根据权利要求9所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述控制器还被配置为：
11.一种超声波换能器阻抗自适应方法，其特征在于，所述超声波换能器阻抗自适应方法用于根据权利要求1-10中任一项所述的超声波换能器阻抗自适应电路，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述超声波换能器阻抗自适应电路包括：
2.根据权利要求1所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述驱动阻抗模块包括第一匹配电阻和第一模拟开关，
3.根据权利要求2所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述第一接收阻抗模块包括第二匹配电阻、第二模拟开关，以及第一数字电位器；
4.根据权利要求3所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述第二接收阻抗模块包括第三匹配电阻、第三模拟开关，以及第二数字电位器；
5.根据权利要求4所述的超声波换能器阻抗自适应电路，其特征在于，所述检测控制模块包括第一采样器、第二采样器、第三采样器以及控制器，
6.根据权利要求4所述的超声波换能器阻抗自...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊奎，曹建元，刘权，戚佳杰，邹明伟，毕道伟，王彦，张赫男，张洪，郑燕，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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